Das Ziel des Kompetenzzentrums für anwendungsspezifische Halbleitertechnologien der Fakultät Technik, kurz CSCT (Custom Semiconductor Technologies) ist die Entwicklung und das Testen von Halbleiter basierten Komponenten für spezielle Umgebungsbedingungen und Anwendungen. In Zukunft werden zunehmend Bauteile und Sensoren benötigt, die unter hoher Strahlenbelastung oder bei tiefen bzw. hohen Temperaturen verlässlich und präzise funktionieren. Diese bilden Schlüsselkomponenten bei wissenschaftlichen Instrumenten oder Experimenten z.B. im Bereich der Raumfahrt, Antriebstechnik oder Quantentechnologie und erfordern eine zielgerichtete Technologieentwicklung, um diese speziellen Anforderungen erfüllen zu können.

Forschung

Weltraumanwendungen
Innerhalb des letzten Jahrzehnts hat sich im Weltraumsektor ein Paradigmenwechsel vollzogen. Unter dem Schlagwort "New Space" wurde durch den Einsatz von elektronischen Standardkomponenten der Zugang zu Satellitenmissionen drastisch erleichtert und die Möglichkeit geschaffen Technologien am neusten Stand der Technik zu reduzierten Kosten einzusetzen. Da diese sogenannten COTS (Commercial off-the-shelf) Komponenten allerdings nicht für Weltraumanwendungen zertifiziert sind, müssen sie vor dem Einsatz innerhalb der Umgebungsbedingungen des Weltraums getestet werden. Dies betrifft insbesondere die Untersuchung von Strahleneffekten.

Quantentechnologie
Aktuelle Quantencomputer werden bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt, im Bereich einiger Millikelvin (mK) betrieben. Die Steuerung und Kontrolle dieser Technologie erfordert jedoch umfangreiche konventionelle elektronische Bauteile, die für einen Einsatz nahe der Raumtemperatur produziert wurden. Die direkte Verbindung mit diesen Bauelementen bedeutet allerdings eine hohe thermische Last für die kryogenen Elemente und limitiert dadurch die Skalierbarkeit des Systems. Um die thermische Last zu reduzieren, müssen spezielle Bauteile - insbesondere Verstärker, Multiplexer und Isolatoren im Mikrowellenbereich - für den Einsatz bei tiefen Temperaturen entwickeln und getestet werden.

Präzisionsmessungen
Messinstrumente mit hoher Präzision bilden das Rückgrat innovativer Technologien. Insbesondere Einzelphotonenmessungen sind eine Voraussetzung um Quanteneffekte nutzbar zu machen. In diesem Zusammenhang ist eine gezielte Entwicklung von Sensoren und Detektoren notwendig, welche sowohl ein detailliertes Verständnis der physikalischen Theorie als auch der Funktionsweise der Technologie benötigt, sowie Erfahrung in der praktischen Umsetzung.

Infrastruktur

Mikroelektronik
Das CSCT Kompetenzzentrum nutzt elektronische Infrastruktur am aktuellen Stand der Technik, insbesondere Mess- und Prüfsysteme. Darüber hinaus verfügt die FHWN im Bereich der Mikroelektronik über eine Wirebonding Maschine, einen Laserlithograph und den Zugang zu Fertigungsanlagen über eine Kooperation mit dem CEITEC Institut in Brünn sowie zu kommerziellen Anbietern über das europäische Netzwerk Europractice.

Mikrosystemtechnik1

Weltraum
Neben thermalen Vakuum Kammern (TVC), einen Vibrationsmessstand sowie einer Anlage zur gesteuerten Erzeugung magnetischer Felder und solarer Bedingungen bietet das CSCT den Zugang zu und experimentelle Erfahrung mit Bestrahlungseinrichtungen.

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Tieftemperatur
Das Tieftemperaturlabor beinhaltet einen Kryostaten, mit welchen Proben auf bis zu vier Kelvin gekühlt werden und für elektrische Messungen kontaktiert werden können. Dies dient nicht nur zur Entwicklung von Elektronik für tiefe Temperaturen aber auch zur präzisen Charakterisierung von Strahlenschäden in Halbleiter.


Single Event Effect Studies for Aerospace applications (SEERad)

  • Förderinstitution: Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft (FFG)
  • Fördersumme: >160.000Euro
  • Förderzeitraum: 2023 - 2026
  • Konsortium: Seibersdorf Laboratories, FOTEC, FHWN (Leitung)
  • Förderinstitution: Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF)
  • Fördersumme: > 210.000 Euro
  • Förderzeitraum: 2020 - 2024
  • Konsortium: HEPHY, HLL, FHWN (Leitung)

Semiconductor Integrated Sensors for fundamental research experiments (Scies4Free)

  • Förderinstitution: Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF)
  • Fördersumme: > 1.200.000 Euro
  • Förderzeitraum: 2024 - 2028
  • Konsortium: TU-Wien, HEPHY, FHWN (Leitung)

Matterwave Interferometers (MAWI)

  • Förderinstitution: European Research Council Mari (EU MSC)
  • Fördersumme: > 2.700.000 Euro
  • Förderzeitraum: 2023 - 2027
  • Konsortium: Univ. Trieste (Leitung), Univ. St. Andrews, Univ. Grenoble, LENS Florence, FOTEC/FHWN

Cryogenisches Halbleiterlabor (CryoLab)

  • Förderinstitution: Gesellschaft für Forschungsförderung Niederösterreich m.b.H. (GFF)
  • Fördersumme: > 250.000 Euro
  • Förderzeitraum: 2024 - 2034
  • Konsortium: FHWN (Leitung)

Laufende Projekte

Hier finden Sie einen Auszug unserer aktuellen Forschungsprojekte:

Aufbau Med Austklein

Single Event Effect Studies for Aerospace applications (SEERad)

Fehlfunktionen von elektronischen Bauteilen aufgrund strahlungsgenerierter Ladungsträger sind ein wesentliches Qualitätskriterium von Technologien für die Luft- und Raumfahrt. Da die Wahrscheinlichkeit für solche Single Event Effects (SEE) ab dem Zeitpunkt der Inbetriebnahme beinahe konstant ist, müssen diese bereits in einem frühen Stadium der Technologieentwicklung berücksichtigt werden. Solche Komponenten werden durch die aktuellen „New Space“ Entwicklung vermehrt eingesetzt und benötigen experimentelle Tests. Darum entwickeln wir in Zusammenarbeit mit Seibersdorf Laboratories und MedAustron im SEERad Projekt innovative SEE Bestrahlungstechniken, die auf Modellen und Simulationen basieren.

Bild

Tieftemperaturinfrastruktur

Die vom Land Niederösterreich finanzierte Tieftemperaturinfrastruktur erlaubt es Schaltkreise, Detektoren und Materialien bei bis zu 4 Kelvin zu untersuchen. Der derzeitige Fokus liegt auf der Entwicklung von CMOS basierter Kontrollelektronik für Quantenschaltkreise die im Millikelvin Temperaturbereich betrieben werden, sowie auf Transistoren mit hoher Elektronenmobilität und photonischen Strukturen und Detektoren, die bei tiefen Temperaturen beispielsweise für Weltraumanwendungen betrieben werden. Des Weiteren ermöglicht der Kryostat Untersuchungen von bestrahlten Proben, indem Defekte thermal aktiviert werden.

Sng Elec Spec

Scies4Free

Innerhalb des Scies4Free (Semiconductor Integrated Sensors for fundamental research experiments) Doktoratskollegs arbeiten fünf PhD Studenten an der Entwicklung von neuen Technologien, durch welche kleinste Signale – wie zum Beispiel jene von einzelnen Lichtteilchen oder Photonen – mit höchster Präzession gemessen werden. Diese Empfindlichkeit ist notwendig, um neue Experimente im Bereich der Quantentechnologie sowie der Suche nach Dunkler Materie zu ermöglichen. Die Entwicklung geeigneter Instrumente wird in diesem Bereich zu einem integralen Bestandteil der Forschung, in welchem detaillierte Kenntnisse der physikalischen Theorie ebenso erfordert werden, wie ein exaktes Verständnis der angewendeten Technologie und Erfahrung in der praktischen Umsetzung.

CMOS Based Atomtronics

Matterwave Interferometry (MAWI)

Im Projekt Matterwave Interferometry (MAWI) geht es um die Umsetzung von quantenmechanischer Logik und Sensoren auf Basis der sogenannten "Atomtronics" Technologie. Hier werden Atome auf Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt gebracht, um als Grundbausteine für quantenmechanische Schaltkreise zu dienen. Die Aufgabe der FHWN in diesem Projekt ist das Design und die Umsetzung der entsprechenden Kontrollschaltkreise mittels klassischer CMOS Technologie, sowie der Test unter ultrahohen Vakuumbedingungen und bei hohen Stromdichten.

Lehre

Im Sinne der forschungsgeleiteten Lehre und um eine Ausbildung am neusten Stand der Technik zu gewährleisten, fließen wissenschaftliche Resultate aus den Forschungsprojekten in die Bachelor- und Master-Studiengänge der Fakultät Technik ein. Die Ausbildung findet praxisnahe in den Labors und Partnereinrichtungen statt und ermöglicht hochqualitative Abschlussarbeiten, welche dadurch mit hoher Reliabilität und Validität abgesichert sind. Dies betrifft die Studiengänge:

Kontakt

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Dipl.-Ing. Mag. Dr. Wolfgang Treberer-Treberspurg
Wissenschaftlicher Mitarbeiter Masterstudiengang Aerospace Engineering
+43/5/0421 1239
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Dipl.-Ing. Dr. Christian Koller
Wissenschaftlicher Mitarbeiter Fachbereich Electrical Engineering
+43/5/0421 1213
Raoul Mayerhofer
Studienassistent Fachbereich Electrical Engineering
+43/5/0421 0

Publications

Bähr, A. ; Bonholzer, M. ; Lechner, P. ; Müller-Seidlitz, J. ; Ninkovic, J. ; Richter, R. ; Schopper, F. ; Treberspurg, W. ; Treis, J. (2020): Advanced DePFET concepts: super gq DePFET .
Treberspurg, W. ; Andritschke, R. ; Behrens, A. ; Bonholzer, M. ; Emberger, V. ; Hauser, G. ; Lechner, P. ; Meidinger, N. ; Müller-Seidlitz, J. (2020): Characterization of a 256 × 256 pixel DEPFET detector for the WFI of Athena .
Meidinger, Norbert ; Albrecht, Sebastian ; Bonholzer, Michael ; Müller-Seidlitz, Johannes ; Nandra, Kirpal ; Ott, Sabine ; Plattner, Markus ; Treberspurg, Wolfgang (2019): Status of the wide field imager instrument for Athena.
Bonholzer, Michael ; Andritschke, Robert ; Emberger, Valentin ; Meidinger, Norbert ; Müller-Seidlitz, Johannes ; Treberspurg, Wolfgang (2019): Electrical characterization of prototype DEPFET detectors for Athena's Wide Field Imager . In: Proceedings of the SPIE, Volume 11118, id. 111180F 9 pp. (2019). (Hrsg.).
Treberspurg, W. ; Andritschke, R. ; Bähr, A. ; Behrens, A. ; Hauser, G. ; Lechner, P. ; Meidinger, N. ; Müller-Seidlitz, J. ; Richter, R. H. ; Treis, J. (2019): Layout options of spectroscopic X-ray DEPFETs . In: Journal of Instrumentation, Volume 14, Issue 08, pp. P08008 (2019). (Hrsg.).
Nemecek. Alexander/Neumann, Philipp/Koller Christian (2018): Universal Integrated Photodetector Platform. In: Eurosensors Conference Proceedings 2018.
Treberspurg, W. ; Hauser, G. ; Meidinger, N. ; Müller-Seidlitz, J. ; Ott, S. (2018): Achievable time resolution of spectroscopic prototype DEPFET detectors.
Treberspurg, W. ; Meidinger, N. ; Müller-Seidlitz, J. ; Herrmann, S. (2018): Achievable noise performance of spectroscopic prototype DEPFET detectors.
Herrmann, Sven ; Koch, Anna ; Obergassel, Sara ; Treberspurg, Wolfgang ; Bonholzer, Michael ; Meidinger, Norbert (2018): VERITAS 2.2: a low noise source follower and drain current readout integrated circuit for the wide field imager on the Athena x-ray satellite.
Müller-Seidlitz, J. ; Andritschke, R. ; Baehr, A. ; Meidinger, N. ; Richter, R. H. ; Treberspurg, W. ; Treis, J. (2018): Performance study of spectroscopic DEPFET arrays with a pixel-wise storage functionality . In: Journal of Instrumentation, Volume 13, Issue 11, pp. P11018 (2018). (Hrsg.).
Treberspurg, W. ; Andritschke, R. ; Hauser, G. ; Lechner, P. ; Meidinger, N. ; Ninkovic, J. ; Müller-Seidlitz, J. ; Schopper, F. (2018): Measurement results of different options for spectroscopic X-ray DEPFET sensors. In: Journal of Instrumentation, Volume 13, Issue 09, pp. P09014 (2018).
Müller-Seidlitz, J. ; Bähr, Alexander ; Meidinger, N. ; Treberspurg, W (2018): Recent improvements on high-speed DEPFET detectors for x-ray astronomy . In: Proceedings of the SPIE, Volume 10709, id. 107090F 8 pp. (2018).
Treberspurg, Wolfgang ; Müller-Seidlitz, Johannes ; Meidinger, Norbert ; Behrens, Annika ; Andritschke, Robert ; Bonholzer, Michael ; Emberger, Valentin ; Hauser, Günter (2018): Energy response of ATHENA WFI prototype detectors . In: Proceedings of the SPIE, Volume 10699, id. 106994F 9 pp. (2018).
Bonholzer, Michael ; Behrens, Annika ; Emberger, Valentin ; Herrmann, Sven ; Meidinger, Norbert ; Müller-Seidlitz, Johannes ; Treberspurg, Wolfgang (2018): First tests of large prototype DEPFET detectors for ATHENA's wide field imager. In: Proceedings of the SPIE, Volume 10699, id. 106991H 12 pp. (2018).
Adam, W. ; Bergauer, T. ; Brondolin, E. ; Dragicevic, M. ; Friedl, M. ; Frühwirth, R. ; Hoch, M. ; Hrubec, J. ; König, A. ; Steininger, H. ; Treberspurg, W. ; Waltenberger, W. ; Alderweireldt, S. ; Beaumont, W. ; Janssen, X. ; Lauwers, J. ; Van Mechelen, P. ; Van Remortel, N. ; Van Spilbeeck, A. ; et al. (2018): Test beam demonstration of silicon microstrip modules with transverse momentum discrimination for the future CMS tracking detector . In: Journal of Instrumentation, Volume 13, Issue 03, pp. P03003 (2018).
Treberspurg, Wolfgang ; Andritschke, Robert ; Bähr, Alexander ; Behrens, Annika ; Hauser, Günter ; Lechner, Peter ; Meidinger, Norbert ; Müller-Seidlitz, Johannes ; Treis, Johannes (2017): Studies of prototype DEPFET sensors for the Wide Field Imager of Athena. In: Proceedings of the SPIE, Volume 10397, id. 103970U 10 pp. (2017).
R. Palkovits, J. Sinnabell, C. Gamauf, C. Koller, A. Nemecek, S. Wibihal, G. Fafilek, J. Österreicher, M. Joksch, B. Kavsek (2016): Autonomous Measurement System for Fermentation Processes. In: Graz.
R. Palkovits, J. Sinnabell, C. Gamauf, C. Koller, A. Nemecek, S. Wibihal, G. Fafilek, J. Oesterreicher, M. Joksch, B. Kavsek (2016): Autonomous Measurement System for Fermentation Processes.
R. Palkovits, J. Sinnabell, C. Gamauf, C. Koller, A. Nemecek, S. Wibhal, G. Fafilek, J. Österreicher, M. Joksch, B. Kavsek (2016): Autonomous Measurement System for Fermentation Processes.
König, A. ; Bartl, U. ; Bergauer, T. ; Dragicevic, M. ; Hacker, J. ; Treberspurg, W. (2016): Developing silicon strip detectors with a large-scale commercial foundry . In: Nuclear Inst. and Methods in Physics Research, A, Volume 824, p. 419-421.
Treberspurg, W. ; Bergauer, T. ; Dragicevic, M. ; Grossmann, J. ; Koenig, A. (2015): The spatial potential and electric field distribution of irradiated silicon diodes. In: Journal of Instrumentation, Volume 10, Issue 09, article id. P09012 (2015).
Treberspurg, W. ; Bartl, U. ; Bergauer, T. ; Dragicevic, M. ; Hacker, J. ; König, A. ; Wübben, T. (2015): Results of an electron beam test with prototype silicon sensors manufactured by Infineon Technologies Austria AG . In: Journal of Instrumentation, Volume 10, Issue 05, article id. C05007 (2015).
Treberspurg, W. ; Bartl, U. ; Bergauer, T. ; Dragicevic, M. ; Hacker, J. ; König, A. ; Wübben, T. (2014): Optimizing the quality of silicon strip sensors produced by Infineon Technologies Austria AG. In: Journal of Instrumentation, Volume 9, Issue 01, article id. C01051 (2014).
Treberspurg, W. ; Bergauer, T. ; Dragicevic, M. ; Krammer, M. ; Valentan, M. (2013): Backside doping profiles of irradiated silicon detectors . In: Journal of Instrumentation, Volume 8, Issue 04, article id. P04019 (2013).
Treberspurg, W. ; Bergauer, T. ; Dragicevic, M. ; Hrubec, J. ; Krammer, M. ; Valentan, M (2012): Measuring doping profiles of silicon detectors with a custom-designed probe station . In: Journal of Instrumentation, Volume 7, Issue 11, pp. P11009 (2012).

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